基于FPGA的多路脉冲重复频率跟踪器

在JTAG器件链中,两个EPC2是第一和第二个器件,FPGA是第三个器件,JTAG按顺序对器件编程当对FPGA编程时,通过软件将两个EPC2设置成BYPASS模式,编程数据从EPC2的TDI管脚直接输出到TDO管脚直达FPGA芯片,实现了对FPGA芯片的在线编程采用这种JTAG器件链方式,方便了系统调试,缩短了产品的开发周期

3 FPGA应用系统设计中应注意的问题

为了提高FPGA应用系统的抗干扰性能,应尽量采用多层印刷电路板,并有完整的GND层和电源层,从而提供几乎无限的电流吸收能力,起到防止噪声和为逻辑信号提供屏蔽的作用由于APEX EP20KE系列FPGA采用双电压体系,最好采用两个电源层,一个作为核心电源层,一个作为I/O电源层本设计采用了八层电路板工艺,其中有两个GND层一个核心电压层一个I/O电压层以及四个信号层,在实际调试中抗干扰性能明显强于以前的双面板系统如果在实际应用中对价格敏感,也可采用四层板工艺,其中应有一个完整的GND层,一个分割的电源层

FPGA器件的每一个电源和GND引脚都应当直接连接到电源和GND平面上,每一对电源和GND引脚都应当接上一个电源去耦电容器,而且尽可能靠近FPGA器件对于PQFP封装的器件,应当把去耦电容器集中在器件正下方电路板焊接面上,这样既达到了靠近器件的目的,又可以减少电路板的面积

在电源线进入电路板的地方一般都放置一个100μF的大容量电容器,以稳定电源电压,但是这个电容器有时也会成为导致FPGA器件配置失败的隐患Altera器件在上电初始化时,首先实行一个POR(上电复位)延迟以等待电源稳定如果电源电压上升时间较长,超过了POR延迟时间,可能造成器件初始化不正确,导致功能失效当用EPC2配置APEX EP20KE系列FPGA时,POR延迟最大为200ms,所以电源电压上升时间不能超过这个时间如果出现系统上电时FPGA器件配置失败的情况,应当考虑是否由于大容量电容器致使电源电压上升太慢,这时可以更换一个小容量的电容器尤其是在单块电路板上调试成功,而多块电路板连在一起调试时出现这种情况更应考虑这个原因因为多块电路板连在一起时电源滤波电容是并联的,此时容量相加导致更大容量的电容出现在电源入口处,致使电压上升过慢本系统在调试时就曾遇见这种情况,将电源滤波电容从100μF调整为22μF便解决了问题

为了提高电路设计效率,应尽量多采用LPM宏单元库LPM是参数化的模块库,是优秀的版图设计人员和软件人员智慧的结晶LPM包括了常用的逻辑单元,通过修改LPM的某些参数,就能迅速设计出自己的电路Altera公司提供的LPM宏单元库是Altera系列FPGA器件的绝佳组合,可以实现绝大部分的设计功能,并能提供较高的运行速度和较低的资源占用率在设计中发现,多采用LPM宏单元库的电路与不采用LPM宏单元库的电路相比,资源占用率可减少10%~30%,可见节省的芯片资源是很可观的

本设计利用FPGA设计灵活易于编程和容量大的特点实现了多路脉冲重复频率跟踪器,解决了在密集信号环境下跟踪系统的实时性问题,将八路跟踪器设计在一片Altera公司的APEX EP20K200EQI FPGA芯片中,缩小了电路体积,满足了系统小型化的要求实验证明用高性能FPGA实现多路脉冲跟踪系统是完全可行的